Ficha Técnica LED SMD 19-21 Vermelho Profundo - Dimensões 2.0x1.25x0.8mm - Tensão 1.7-2.3V - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED Vermelho Profundo compacto para montagem em superfície (SMD), no formato de embalagem 19-21. Projetado para processos modernos de montagem automatizada, este componente oferece vantagens significativas na utilização do espaço na placa e na miniaturização do projeto. Sua aplicação principal é como indicador ou fonte de luz de fundo em vários dispositivos eletrónicos, aproveitando seu alto brilho e desempenho confiável em um tamanho reduzido.

1.1 Características e Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED derivam de sua construção SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície). Comparado aos componentes tradicionais com terminais, ele permite:

• Redução do Tamanho da Placa e Maior Densidade:A pequena embalagem 19-21 permite um posicionamento mais compacto dos componentes, levando a projetos de PCB mais reduzidos.
• Compatibilidade com Automação:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas, é totalmente compatível com equipamentos de pick-and-place de alta velocidade, otimizando a fabricação.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo, conforme as regulamentações RoHS e REACH da UE, e atende aos padrões livres de halogéneos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Soldagem Robusta:É adequado para processos de soldagem por refluxo por infravermelho e por fase de vapor.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma variedade de aplicações que requerem um indicador vermelho ou luz de fundo confiável, incluindo:

• Iluminação de fundo para painéis de instrumentos, interruptores e símbolos.
• Indicadores de estado e iluminação de fundo em equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones, máquinas de fax).
• Iluminação de fundo geral para painéis LCD.
• Uso geral como indicador em eletrónica de consumo e industrial.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos que definem a faixa de desempenho do LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura imediata da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. A corrente DC máxima para operação confiável de longo prazo.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, 1kHz). Adequada para operação pulsada, mas não para DC.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. A potência máxima que a embalagem pode dissipar a Ta=25°C, limitando a combinação de tensão direta e corrente.
• Sensibilidade ESD (HBM):2000V. Classifica o dispositivo como moderadamente robusto contra descarga eletrostática, mas precauções padrão de manuseio ESD ainda são necessárias.
• Faixa de Temperatura:Operação de -40°C a +85°C; armazenamento de -40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta perfis de refluxo com pico de 260°C por 10 segundos ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos por terminal.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C e I_F=20mA, estes são os parâmetros de desempenho típicos.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 36,0 mcd (mín.) a 90,0 mcd (máx.), com uma tolerância típica de ±11%. Isto define o brilho percebido.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Aproximadamente 100 graus (típico). Este ângulo amplo proporciona boa visibilidade fora do eixo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):650 nm (típico). O comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Entre 636,0 nm e 646,0 nm. Isto define a cor percebida (vermelho profundo).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):Aproximadamente 20 nm (típico). Indica a pureza espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Entre 1,70 V e 2,30 V a 20mA, com uma tolerância típica de ±0,05V. Isto é crítico para o cálculo do resistor limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. O dispositivo não se destina a operação em polarização reversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O produto é classificado em lotes de desempenho para garantir consistência dentro de um lote de produção. O número de peça 19-21/R8C-FN2Q1/3T incorpora estes códigos de classificação.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Classificado a I_F=20mA. O código "Q1" no número de peça corresponde ao nível de brilho mais alto.

• N2:36,0 – 45,0 mcd
• P1:45,0 – 57,0 mcd
• P2:57,0 – 72,0 mcd
• Q1:72,0 – 90,0 mcd

3.2 Classificação por Comprimento de Onda Dominante

Classificado a I_F=20mA. O código "FN2" provavelmente está relacionado a esta classificação de cromaticidade.

• FF4:636,0 – 641,0 nm
• FF5:641,0 – 646,0 nm

3.3 Classificação por Tensão Direta

Classificado a I_F=20mA. O código "19-21" no número de peça indica a faixa de classificação de tensão.

• 19:1,70 – 1,80 V
• 20:1,80 – 1,90 V
• 21:1,90 – 2,00 V
• 22:2,00 – 2,10 V
• 23:2,10 – 2,20 V
• 24:2,20 – 2,30 V

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra como o brilho aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear em correntes mais altas devido ao aquecimento.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Demonstra a característica exponencial I-V do díodo.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, uma consideração chave para o gerenciamento térmico.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, centrado em torno de 650nm com uma largura de banda de ~20nm.

Os projetistas devem consultar estas curvas para entender o desempenho em condições não padrão (diferentes correntes, temperaturas).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

A embalagem SMD 19-21 tem dimensões nominais de 2,0mm (comprimento) x 1,25mm (largura) x 0,8mm (altura). Uma marca de cátodo é claramente indicada na embalagem para orientação correta. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0,1mm. O desenho dimensional exato é essencial para o projeto do layout das pastilhas da PCB.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é crucial. A embalagem apresenta uma marca de cátodo distinta. A inserção incorreta impedirá que o LED acenda, pois ficará polarizado reversamente.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é classificado para soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil recomendado inclui:

• Pré-aquecimento:150–200°C por 60–120 segundos.
• Tempo Acima do Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura de Pico:260°C máximo, mantida por não mais que 10 segundos.
• Taxas de Aquecimento/Resfriamento:Máximo 6°C/seg de aquecimento e 3°C/seg de resfriamento acima de 255°C.

Crítico:O refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes para evitar danos por estresse térmico.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária:

• Use uma estação de solda com temperatura da ponta <350°C.
• Limite o tempo de contato a 3 segundos por terminal.Use uma estação com potência ≤25W.
• Permita um intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.
• Evite aplicar estresse mecânico ao componente durante a soldagem.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Os componentes são embalados em sacos de barreira resistentes à umidade com dessecante.

• Antes do Uso:Não abra o saco até estar pronto para a montagem.
• Após Abrir:Use dentro de 168 horas (7 dias) se armazenado a ≤30°C e ≤60% de UR.
• Limite de Exposição:Se o tempo de exposição for excedido ou o dessecante indicar saturação, é necessário um cozimento a 60±5°C por 24 horas antes do refluxo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em formato de fita e bobina adequado para montagem automatizada.

• Largura da Fita Portadora: 8mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:3000 peças.
• Saco à Prova de Umidade:Inclui dessecante e etiqueta indicadora de humidade.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e verificação:

• Número de Peça do Cliente (CPN)
• Número do Produto (P/N)
• Quantidade de Embalagem (QTY)
• Classificação de Intensidade Luminosa (CAT)
• Classificação de Cromaticidade/Comprimento de Onda Dominante (HUE)
• Classificação de Tensão Direta (REF)
• Número do Lote (LOT No.)

8. Considerações de Projeto para Aplicação

8.1 Limitação de Corrente é Obrigatória

LEDs são dispositivos acionados por corrente.Um resistor limitador de corrente externo deve sempre ser usado em série.A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo; um ligeiro aumento na tensão pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente se não for devidamente limitada. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a embalagem seja pequena, a dissipação de potência (até 60mW) gera calor. Para operação contínua em correntes altas ou em temperaturas ambientes elevadas, garanta que uma área adequada de cobre na PCB ou vias térmicas sejam usadas para conduzir o calor para longe das pastilhas de solda do LED, mantendo uma temperatura de junção mais baixa para uma vida útil ideal e estabilidade da saída de luz.

8.3 Restrições de Aplicação

Este produto é projetado para aplicações comerciais e industriais gerais. Pode não ser adequado para aplicações de alta confiabilidade sem qualificação prévia. Tais aplicações incluem, mas não se limitam a, sistemas de segurança automotiva, militar/aeroespacial e equipamentos médicos críticos para a vida. O dispositivo não deve ser operado fora das especificações descritas nesta ficha técnica.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação deste LED Vermelho Profundo 19-21 reside na sua combinação específica de atributos:

• vs. LEDs SMD Maiores (ex.: 3528):Oferece uma pegada significativamente menor para projetos com restrições de espaço, embora muitas vezes com uma saída de luz total menor.
• vs. LEDs Vermelhos Padrão (ex.: 630nm):A emissão vermelho profundo de 650nm fornece um ponto de cor distinto, que pode ser necessário por razões estéticas ou funcionais específicas (ex.: certas aplicações de sensores, requisitos específicos de cor de luz de fundo).
• vs. LEDs Não Classificados:O sistema abrangente de classificação (intensidade, comprimento de onda, tensão) garante uma consistência de cor e brilho muito mais apertada dentro de uma execução de produção, o que é crítico para aplicações que usam múltiplos LEDs onde a uniformidade é importante.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Por que meu LED precisa de um resistor em série?

A característica I-V de um LED é muito íngreme. Sem um resistor para limitar a corrente, qualquer pequena variação na tensão da fonte ou na queda de tensão direta (que muda com a temperatura) causará uma grande mudança na corrente, provavelmente excedendo o Valor Máximo Absoluto e destruindo o LED. O resistor fornece uma corrente estável e previsível.

10.2 Posso alimentar este LED com uma tensão maior que sua V_F?

Sim, massomente se você usar um resistor em série(ou um driver de corrente constante) para dissipar o excesso de tensão e definir a corrente correta. Aplicar uma fonte de tensão diretamente igual a V_Fé impraticável devido a variações de unidade para unidade e de temperatura.

10.3 O que acontece se eu soldá-lo invertido?

O LED não acenderá, pois ficará polarizado reversamente. Desde que a tensão reversa não exceda a classificação máxima de 5V, nenhum dano imediato deve ocorrer por uma inserção incorreta breve. No entanto, ele não funcionará.

10.4 Por que há um limite de 7 dias após abrir o saco à prova de umidade?

A embalagem plástica dos componentes SMD pode absorver humidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, esta humidade retida pode expandir-se rapidamente, causando delaminação interna ou "efeito pipoca" que racha o chip ou a embalagem do LED. A vida útil de 7 dias assume condições de armazenamento adequadas; excedê-la requer um cozimento para remover a humidade.

11. Exemplo Prático de Projeto e Uso

Cenário:Projetando um painel de indicadores de estado com 10 LEDs vermelho profundo uniformes alimentados por uma linha de lógica digital de 5V.

1. Seleção de Corrente:Escolha uma corrente de acionamento. Para bom brilho e longevidade, 20mA é especificado. Usar 15mA aumentaria a vida útil e reduziria o calor.
2. Cálculo do Resistor:Assuma o pior caso V_F= 2,3V (Máx. da ficha técnica). Para I_F=20mA a 5V: R = (5V - 2,3V) / 0,02A = 135 Ω. O valor padrão mais próximo é 130 Ω ou 150 Ω. Usar 150 Ω dá I_F≈ (5-2,3)/150 = 18mA, o que é seguro e dentro da especificação.
3. Potência no Resistor:P = I²R = (0,018)²* 150 = 0,0486W. Um resistor padrão de 1/8W (0,125W) é suficiente.
4. Layout da PCB:Coloque o resistor de 150Ω em série com o ânodo de cada LED. Siga as dimensões da embalagem para o layout das pastilhas. Certifique-se de que a marca do cátodo na serigrafia da PCB corresponda à marcação do LED. Para desempenho térmico, conecte as pastilhas do LED a uma pequena área de cobre.
5. Montagem:Mantenha as bobinas seladas até que a linha de produção esteja pronta. Siga o perfil de refluxo com precisão. Após a montagem, evite dobrar a PCB perto dos LEDs.

12. Princípio de Funcionamento

Este LED é baseado em um chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo (V_F) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Neste sistema de material específico, a energia liberada durante a recombinação corresponde a um fóton na porção vermelho profundo do espectro visível (aproximadamente 650nm). A embalagem de resina epóxi é transparente para maximizar a extração de luz e também serve para proteger o chip semicondutor do ambiente.

13. Tendências Tecnológicas

A embalagem 19-21 representa uma tendência contínua na optoeletrónica em direção à miniaturização e integração. Embora não seja a menor embalagem disponível hoje, oferece um equilíbrio entre tamanho, fabricabilidade e desempenho. As tendências da indústria para LEDs do tipo indicador continuam focadas em:

• Maior Eficiência:Alcançar maior intensidade luminosa (mcd) em correntes de acionamento mais baixas para reduzir o consumo de energia do sistema.
• Confiabilidade Aprimorada:Melhorar materiais e embalagens para suportar temperaturas de refluxo mais altas e condições ambientais mais severas.
• Classificação Mais Apertada:Fornecer classificação mais precisa de cor e intensidade para atender às demandas de aplicações que requerem alta uniformidade, como displays de cores completas ou matrizes de luz de fundo.
• Conformidade Ampliada:A adesão às regulamentações ambientais e de segurança globais em evolução (RoHS, REACH, livre de halogéneos) é agora um requisito padrão.